混凝土碳化分析及防治方法.pdf

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1、铁道建筑2010年第7期RailwayEngineeringl31文章编号：1003—1995(2010)07-0131-03混凝土碳化分析及防治方法开永旺，邢建鑫(1．浙江交通职业技术学院路桥分院，杭州311112；2．北京铁路局工务处北京100860)摘要：混凝土的碳化是影响其耐久性的一个重要因素。分析了混凝土碳化的机理及影响碳化的基本因素，对主要影响因素做了定性和定量分析，针对相关公。路和铁路桥梁进行试验，并以此为根据，提出阻止或延缓混凝土碳化的基本方法，供桥梁工程或其他混凝土工程设计、施工、维护时借鉴。关键词：混凝土工程耐久性碳化防治措施中图分类号：TU528．1文献标

2、识码：A影响钢筋混凝土工程耐久性的一个重要因素就是一(1)混凝土的碳化，可以通过合理地选择混凝土材料及配d合比，采取必要的防护措施延缓混凝土的碳化进程，以式中，k为CO：浓度影响系数，k=0．742—保证混凝土建筑物在设计使用期限内具有良好的耐久0．2241gC，C为CO浓度。式(1)表明混凝土碳化速度与CO：浓度的平方根成正比。性和安全性。同时通过对混凝土碳化规律的研究，能够为预测混凝土工程的使用年限及对已碳化的混凝土1．2环境温度的影响结构进行科学的维修提供理论依据。CO气体的扩散速度和碳化反应受温度影响较大，据试验研究，随着温度升高，混凝土的碳化速度1影响混凝土碳化的基本

3、因素加快，通过回归分析给出温度影响系数为K：e(。·。)f2)碳化是大气中的CO与混凝土中的碱性物质发1．3环境相对湿度足的影响生作用，是在气相、液相和固相中进行的复杂多相物理环境湿度对混凝土碳化速度有很大影响。相对湿化学连续过程。碳化的实质是混凝土的中性化，使混度的变化决定混凝土孔隙水饱和度的大小，湿度较小凝土的碱度逐渐降低，碳化后混凝土的pH值一般为8时，混凝土处于干燥或含水率较低的状态，虽然CO～9。研究表明，混凝土的高碱度是保护钢筋不腐蚀的气体的扩散速度较快，但由于碳化所需水分不足，故碳最重要条件，通常pH>11．5称为保护钢筋的“临界化速度较慢；湿度较高时，混凝土的含

4、水率较高，阻碍值”；因此，碳化一旦达到钢筋表面，钢筋表面的钝化了CO：气体在混凝土中的扩散，故碳化速度亦较慢；膜就会遭到破坏，在水和氧气得到满足的情况下，钢筋试验研究和工程现场观察表明，在相对湿度为40％～就开始锈蚀。同时，混凝土碳化还会加剧混凝土的收60％时，混凝土的碳化速度较快，在50％时达最大值。缩，这些都可能导致混凝土产生裂缝和结构的破坏。一般情况下，室内的碳化速度是室外的1．7倍左右。本文拟对碳化的基本因素进行研究。1．4水灰比对混凝土碳化速度的影响1．1CO2浓度水灰比是决定混凝土性能的重要参数，对混凝土一般情况下，在自然界CO浓度C为0．03％，室碳化速度影响极大

5、。水灰比基本上决定了混凝土的孔内一般情况下为0．1，且随着混凝土外界面处CO，浓结构，水灰比越大，则混凝土内部的孔隙率愈大。根据度的提高，其碳化深度(t)在增加。由于混凝土碳化相关试验结果，混凝土水灰比对碳化速度的影响如下反应是一种化学反应，与此有关的物质浓度对混凝土lr，K=12．1w,r一3．2(3)碳化深度有很大影响，CO浓度越高，碳化速度愈快。b式中，W／C为水灰比。式(3)表明随着混凝土水灰比的增加，混凝土碳收稿日期：2010-04．10；修回日期：2010-05-20化速度发展越快。作者简介：开永旺(1967一)，男，安徽南陵人，副教授。132铁道建筑1．5水泥品种

6、的影响在快速试验条件下，矿渣水泥混凝土比同一水灰2阻止或延迟碳化的方法比的普通水泥混凝土碳化快10％～20％，在室外暴露条件下快50％～90％。早强型普通硅酸盐水泥碳化材料、施工及环境是影响混凝土碳化的三大因素，速度最慢，矿渣水泥混凝土比普通硅酸盐水泥混凝土要想延缓或阻止碳化的进程，就必须从这些因素人手，碳化速度要快。结合实际情况采用相应的措施，为桥梁或其他混凝土一般认为，矿渣水泥和粉煤灰水泥混凝土的碳化工程管理提供参考。速度比普通硅酸盐水泥混凝土快。2．1采用覆盖防护阻止碳化1．6水泥用量的影响碳化是CO气体在混凝土气孔中扩散、溶解后与水泥用量直接影响混凝土吸收CO，的能力，

7、混凝ca(OH)：反应生成CaCO，的过程，按照Fick第一定土吸收CO：的量取决于水泥用量和混凝土水化程度，律，CO：气体在固体中的渗透符合下列公式水泥用量越大，混凝土吸收CO：越多，碳化速度越慢。dm：=——_-df(6)1．7混凝土掺合料对碳化的影响在普通水泥混凝土中，掺加粉煤灰10％、20％、式中dm——d．r时间内，气体透过固体表面层的数30％时混凝土碳化速度与不掺粉煤灰的混凝土相比，量；其碳化速度的比值为1．06、1．13、1．19，其原因是水泥D——气体在固体中的有效扩散系数；